Практичний приклад: 1000 В постійного струму сумісна коробка 6 входів і 2 виходів скорочує витрати на сонячні батареї на 15%

Довідкова інформація клієнта

Компанія середнього розміру, що займається проектуванням, закупівлями та будівництвом (EPC), розташована на півдні Іспанії, керує наземними установками загального масштабу на Піренейському півострові. Маючи 200 співробітників і річну потужність 80 МВт, компанія регулярно працює над проектами, де земельна ділянка, кабельні траси та інвертори розташовані в вузьких географічних зонах.

Підприємство виграло контракт на відновлення та розширення існуючої сонячної електростанції потужністю 1,6 МВт шляхом додавання 0,8 МВт нової потужності. Завод більше не задовольняв суворі вимоги щодо безпеки та продуктивності сучасного обладнання постійного струму, тому старі блоки матриць і кабелі довелося замінити. Команда інженерів шукала рішення, яке б знизило витрати на збалансованість системи, зберігаючи при цьому безпечне встановлення та мінімальну кількість зупинок.

Виклики та болючі точки

Оригінальна сонячна електростанція використовувала об’єднувальні блоки з номінальною напругою 600 В у поєднанні з інверторною лінією 380 В. Кожні чотири струнні схеми були об'єднані в один фідер, що вимагало довгих низьковольтних кабелів. На новій ділянці команда планувала використовувати сонячні модулі на 1000 В і центральний інвертор із підтримкою напруги 1000 В, щоб зменшити переріз кабелю та підвищити ефективність інвертора.

Проблема полягала в тому, що стандартні комбайнери на 600 В не могли сприймати більш високу напругу струни. Тому керівникам проекту знадобилася комбайнерська коробка, здатна обробляти 1000 В постійного струму, живлячи при цьому два незалежні входи інвертора. Існуючі кабельні лотки та траншеї не могли дозволити собі значні нові шляхи, тому проект потребував компактної коробки, яка дозволяла б входити шість струн і два групові виходи на вихід, обмежуючи нові тяги кабелю та скорочуючи довжину фідерів.

Ще один головний біль прийшов від обслуговування. У старій установці коротке замикання або поломки струни були ізольовані за допомогою повільних механічних запобіжників. Це призвело до тривалого пошуку несправностей і незапланованих втрат генерації кожні кілька місяців. З реконструкцією електростанції EPC прагнув уникнути цих втрат.

Чому Soutya 1000V DC Combiner Box 6 In 2 Out MCB Type?

Команда інженерів оцінила три альтернативи: стандартні розподільні коробки власного виробництва з тримачами запобіжників, імпортні високовольтні сумаційні коробки, запропоновані партнером по модулю, і сумаційну коробку Soutya 1000 В постійного струму. Перше рішення було виключено, оскільки коробки, виготовлені в польових умовах, не мають відповідних корпусів з рейтингом IP та автоматичних вимикачів з рейтингом постійного струму. Другий варіант був дорожчим і мав термін виконання понад десять тижнів.

Комбайнер Soutya 1000V DC виділявся трьома характеристиками продукту, які точно відповідали вимогам проекту.

• Шість входів постійного струму та два виходи, що дає можливість живити два окремих входи MPPT інвертора без додаткової підпанелі.
• Захист типу MCB замість патронів запобіжників. Це дозволило легко скинути та усунути несправності без необхідності запасних запобіжників.
• Розрахована на 1000 В постійного струму відповідно до плану напруги ланцюга проекту, тому коробку можна розмістити поблизу масиву та все ще відповідати безпечним порогам напруги на заводі.

Крім того, коробка надійшла від місцевого постачальника з коротким терміном виконання – два тижні. Менеджери із закупівель порівняли вартість блоку Soutya з конкурентами та підрахували 22% економії на корпус, перш ніж розглядати економію проводки та праці.

Впровадження та процес застосування

Проект забезпечив повне оновлення потужності та розширення протягом тримісячного вікна будівництва. Встановлення об’єднувальних коробок 1000 В постійного струму зайняло шість днів на десяти нових і замінених масивах.

Команда дотримувалася чіткої послідовності:

1. Після фіксації монтажних стійок технічні спеціалісти встановили лінії ланцюгів постійного струму до позицій коробки суматора з перевіркою напруги при 1000 В постійного струму.
2. Кожна комбайнерна коробка Soutya 1000 В постійного струму була встановлена ​​на стійку так, щоб нейтраль і трубопровід були спрямовані вниз, захищаючи відсік MCB від проникнення дощу.
3. Шість струнних провідників були закінчені всередині кожної коробки та перевірені на крутний момент відповідно до значень на етикетці.
4. Два вихідних джерела були спрямовані на вхідні секції MPPT інвертора, а вимикачі постійного струму були задіяні лише після перевірки всіх з’єднань.

Основна проблема виникла на дахах зі сталевим оздобленням, де заземлююча пластина корпусу не могла бути закріплена болтами. Інженер виробника перед продажем запропонував використовувати комплект заземлювальних наконечників із компресійними клемами з одним отвором. Бригада об’єкта застосувала рекомендований обтискний інструмент і пройшла тест на безперервність. Це виключило потенційну дводенну затримку.

Кількісні результати

Після введення в експлуатацію та повного літнього експлуатаційного сезону EPC порівняв продуктивність оновленої станції зі старішою секцією, що працює з тим же класом інвертора.

• Вага міді кабелю на фідер струни знизився на 35%, тому що струни 1000 В працювали при вищій напрузі та нижчому струмі, зберігаючи той самий ліміт падіння напруги.
• Загальна вартість матеріалів балансу системи для доданої частини 0,8 МВт була зменшена на 15% порівняно з базовим проектом 600 В, включаючи ефективну ціну об’єднувальної коробки Soutya 1000 В постійного струму.
• Завдяки вимикачам типу MCB і легкодоступній системі 6-в-2-виході час скидання несправності збільшився в середньому з 55 хвилин до 8 хвилин.
• Доступність генерації підвищилася на 3,4% протягом перших трьох місяців порівняно з попередніми показниками старих блоків масивів із захистом на основі запобіжників.

Через те, що було потрібно менше допоміжних живильників, довжину траншеї також було скорочено на 18%. Це заощадило тиждень розкопок і скоротило роботу з ущільнення перед встановленням інверторів.

Погляд клієнта

Начальник відділу електротехніки EPC зазначив:

"Об'єднувач на 1000 В постійного струму дав нам потрібну схему подвійного виходу без спеціального виготовлення. Ми скоротили наші витрати на матеріали, і, більше того, коли нитка ламається, команда відновлює її за лічені хвилини, ніж витрачати години на пошуки перегорілого запобіжника".

Власник заводу повторив цю точку зору, зазначивши, що нова конфігурація допускає майбутнє розширення без заміни оригінальної інфраструктури постійного струму.

Уроки та рекомендації

Для інших EPC-компаній, які планують подібні роботи з сонячною батареєю високої напруги постійного струму, виділяються три моменти:

• Перед початком компонування виберіть об’єднувач із потрібною кількістю входів і виходів для топології інвертора. Пристрій 6 в 2 виходах може значно зменшити кількість фідерів і вторинних розподільних панелей.
• Захист на основі MCB вартий дещо вищих початкових витрат, оскільки час простою недооцінюється в бізнес-випадку. Один уникнутий відключення на півдня може заплатити за додаткову суму.
• Уточніть у постачальника вимоги щодо заземлення та захисту IP перед відправкою. Така маленька деталь, як набір заземлення, може вплинути на швидкість і надійність монтажу для місць з високими дахами.

Якби проект було перероблено, команда замовила б комплекти попередньо просвердлених сальників і маркіровані провідникові трубки одночасно з коробками. Ця проста зміна скоротить час завершення перевірки ще на два дні для всього заводу.

Посилання на галузеві стандарти

Застосовувана установка та вибір об’єднувальної коробки 1000 В постійного струму відповідає відповідним вимогам IEC: IEC 62548:2016 щодо дизайну фотоелектричної матриці та структурних вимог та IEC 61643-11:2011 щодо координації захисту від перенапруг на стороні постійного струму.

• IEC 62548:2016 — Фотоелектричні (PV) масиви — Вимоги до конструкції.https://webstore.iec.ch/publication/62548
• IEC 61643-11:2011 — Пристрої захисту від перенапруг низької напруги — УЗП, підключені до систем низької напруги.https://webstore.iec.ch/publication/61643-11